专利名称：有机固体废物并联序批式干式厌氧消化处理的工艺方法
技术领域：
本发明属于环保技术领域，涉及一种有机固体废物处理技术。具体说，本工艺通
过并联厌氧消化单元格，并将沼液收集后控制其温度和酸碱度，继而交叉回灌至相应的单 元格，进行接种和温度调节，从而加速降解有机固体废物，并产生清洁能源沼气的设备及方 法，属于固体废物处理技术和生物质能技术领域。
背景技术：
目前，国际上对于有机废物的处理方式主要以资源化为导向，而方法及模式多种 多样，这些方法大致分为卫生填埋法、焚烧法、堆肥法、生产饲料法和厌氧消化法等。其中， 厌氧消化作为净产能反应，引起了各国政府和研究机构的关注。按照总固体含量多少，厌 氧消化技术可以分为湿式厌氧消化(含固率< 15%)与干式厌氧消化(含固率20% 40% )。湿式系统开发的时间早，工艺技术相对成熟，目前较多成功应用的工程实例，如我 国农村的沼气池就是一个典型的代表；干式系统从20世纪90年代开始应用于实际工程。 综合考虑一次投资和运行费用，湿式和干式系统在经济方面的投入是差不多的。但对环境 影响的程度是显而易见的。用湿式系统处理每降解lt城市有机废物需要加lmVK，而用干 式处理消化同等数量的垃圾，耗水量只有前者的1/10左右。所以干式系统排放的废水比湿 式少很多。同时，干式系统的适应能力强，一般无短路现象出现，具有较高的0LR(Organic Loading Rate,有机负荷率)，更为人们所接受。 而在实际工程应用中，由于物料不加水或者只加很少的水稀释，干式厌氧消化系 统内物料的充分混合较为困难，发酵物料更容易发生酸化现象。基于以上的原因，人们将从 反应器底部出来的沼液再回灌至反应器顶部，与新加入的垃圾掺杂，不仅能够让物料和沼 液充分混合，这对于进料接种很关键，更重要的是，充分的混合能够防止反应器局部有机负 荷超高以及消化物质的酸化，是沼液回灌的根本目的。 但是值得注意的是，在沼液回灌过程中，由于产酸菌的新陈代谢比产甲烷菌快，直 接将沼液回灌，容易造成酸累积，因此需要控制系统，使其在产甲烷菌的讲解能力之内，免 受高浓度抑制物的暂时性冲击，增强对冲击负荷和抑制剂的抵抗力。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明提供一种基于沼液交叉回灌的有机固体废物并联 序批式干式厌氧消化处理工艺。 本发明的目的是通过以下技术方案实现的 —种有机固体废物并联序批式干式厌氧消化处理的工艺方法，其特征在于，该方 法通过并联厌氧消化单元格，将沼液收集后控制其温度和酸碱度，然后交叉回灌至相应的 单元格，进行接种和温度调节，以加速降解有机固体废物，产生清洁能源沼气；所述工艺中 设有四个序批式干式厌氧消化反应罐并联，每个反应罐对应有一个沼液收集池，即四个反 应罐A、B、C、D分别对应a、b、c、d四个沼液收集池，每个沼液收集池均连接有液下泵和阀门，沼液经过液下泵进入沼液回喷总管，并根据据物料的消化进程，开启对应的阀门，进入相应的沼液回喷支管，通过喷淋装置将沼液均匀的喷洒到物料上。 在上述的工艺方法中，所述消化处理的有机固体废物的含固率为40 50%。
在上述的工艺方法中，所述工艺在30 4(TC的中温条件下进行操作。
本发明具有如下优点 1、沼液单独收集可灵活控制回灌频率和回灌量 本发明中每个厌氧消化反应器的沼液单独收集，可以在不同的反应阶段、工艺条
件下灵活的调节沼液的回灌频率和回灌量，有助于縮短新鲜垃圾的启动时间，提高系统的
稳定度，同时加速厌氧消化的降解进程。 2、缓解有机固体废物处理初期的高有机冲击负荷 产酸菌适于在酸性条件下生长，最佳的pH值是5. 8，厌氧消化过程中，产酸菌的新陈代谢比产甲烷菌快，水解阶段容易造成酸积累，沼液的交叉回灌，使得生料罐的pH值经过熟料罐回流沼液的调节，维持在6 7之间，能够有效的缓解有机酸对厌氧微生物所带来的高冲击负荷，同时保证了生料和熟料之间的接种，提高厌氧工艺的快速启动。
3、加快厌氧消化的产气速率 含有大量有机酸的沼液经温度的调节，回流至熟料罐内，为产甲烷菌提供充足的营养物质，充分激活产甲烷菌的活性，以加快厌氧消化的产气速率，并有利于反应器的稳定运行。 4、处理成本低、操作简单易行 本发明利用简单的序批式干式厌氧消化反应罐作为有机固体废物的处理单元，其操作比起连续式的处理工艺明显简单；此外沼液的回流能够加速有机固体废物的降解速度，节省大量的空间，降低处理的费用；同时此项工艺的施工和构建设施也相对简单，因此本发明从经济上和具体操作上都十分可行。 本发明中，厌氧消化反应的0LR为6. 67kg/(t *d)，固体停留时间约为30d，沼气的产生速率约为109. 9L/kg，其中甲烷产率达到了 177. 2L/kg VS。
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施例方式
本发明提供操作简单易行的沼液交叉回灌的一种并联序批式干式厌氧消化技术。如图1所示，针对现有序批式反应器存在的消化时间长、易受酸抑制的问题，设有四个序批式干式厌氧消化反应罐并联，每个反应罐对应有一个沼液收集池，即四个反应罐A、 B、 C、 D分别对应a、b、c、d四个沼液收集池，每个沼液收集池均连接有液下泵和阀门。沼液经过液下泵进入沼液回喷总管，并根据据物料的消化进程，开启对应的阀门，进入相应的沼液回喷支管，通过喷淋装置将沼液均匀的喷洒到物料上。 下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
实施例一 本例是一个优选例。 如图1所示，该厌氧消化工艺共设置四个反应罐，每个反应罐的处理规模为10t，反应罐罐底中部设有沼液收集槽，采用单法兰穿孔收集管进行沼液收集，沼液经过收集支管、总管进入沼液收集池，沼液收集池内设有加热盘管，可根据需要进行温度调节。收集池的沼液进、出管道各设有阀门，根据实际需要进行沼液是否收集和回灌。经温度调节后的沼液经过液下泵，进行回灌。在条件允许的条件下，还可以根据反应罐的pH值和产气速率设置控制器，将回灌实现自动化控制，减少人员的投入，提高后期的运行效率。
首先向反应罐A内填满有机固体废物，由于系统尚处于启动阶段，沼液的有机负荷较高，因此不宜进行回灌。至第二周开始，向反应罐B内填满有机固体垃圾，此时，反应罐A已基本启动完成，进入产酸阶段，将产生的沼液通过收集管收集到沼液收集池a内，收集到沼液中有机酸含量高，导致pH值较低。开始启用沼液回灌系统，将池a中的沼液回灌入罐B内，进行预接种和温度调节，同时将罐B内的沼液回收至池B，经温度调节后，回灌至至罐A内。至第三周，向反应罐C内填满有机固体垃圾，同样的方式收集反应罐A、B、C内的沼液分别至池a、b、c，将池a内沼液回灌至罐B，池b内沼液回灌至罐C，同时将池c内有机酸含量高的沼液回灌入罐A，提高罐A内产甲烷菌的活性，加快产气速率。至第四周，向反应罐D内填满有机固体垃圾，分别对应收集，并依次进行回灌，即池a内沼液回灌至罐B，池b内沼液回灌至罐C，池c内沼液回灌至罐D，同时将池d内有机酸含量高的沼液回灌入罐A，此时形成一个循环。至第五周，罐A内的有机废物生物降解已基本彻底，可将其内沼渣清除，并加入新鲜垃圾，进入沼液回灌循环，具体方法同第四周回灌过程，回灌频率和回灌量由罐内垃圾的降解程度来决定， 在此发明中，反应罐和渗滤液收集池，用防水砂浆及防腐材料做好防腐工程，并建设配电房和控制设备，配置液下泵。沼液的收集管道应在反应罐清仓时进行反吹风冲洗，以防止堵塞。沼液经液下泵提升至反应罐顶部灌入。此外，反应罐应做好保温处理，在清仓换料时，开仓前应防止空气混入沼气罐。 在其他应用实例中，可以根据现场的具体情况，可增加反应罐的数量和体积，水泵的位置和型号可根据现场的需要来决定，控制系统也可以根据现场情况设立或取消。反应罐的进料口 、出料口以及沼气的出口处应做好密封措施，以保证厌氧环境，同时应做好保温措施，可在反应罐上方用太阳能板进行密封，利用太阳能进行保温，可以有助于保证厌氧微生物的最佳环境，从而促进有机固体废物的降解速度和沼气产生速率。沼液收集池利用加热盘管进行温度调节。
权利要求
有机固体废物并联序批式干式厌氧消化处理的工艺方法，其特征在于，该方法通过并联厌氧消化单元格，将沼液收集后控制其温度和酸碱度，然后交叉回灌至相应的单元格，进行接种和温度调节，以加速降解有机固体废物，产生清洁能源沼气；所述工艺中设有四个序批式干式厌氧消化反应罐并联，每个反应罐对应有一个沼液收集池，即四个反应罐A、B、C、D分别对应a、b、c、d四个沼液收集池，每个沼液收集池均连接有液下泵和阀门，沼液经过液下泵进入沼液回喷总管，并根据据物料的消化进程，开启对应的阀门，进入相应的沼液回喷支管，通过喷淋装置将沼液均匀的喷洒到物料上。
2. 根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述消化处理的有机固体废物的含 固率为40 50%。
3. 根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述工艺在30 4(TC的中温条件下 进行操作。
全文摘要
本发明公开了属于环保技术领域的有机固体废物并联序批式干式厌氧消化处理的工艺方法。它设有四个序批式干式厌氧消化反应罐并联，每个反应罐对应有一个沼液收集池，即四个反应罐A、B、C、D分别对应a、b、c、d四个沼液收集池，每个沼液收集池均连接有液下泵和阀门。沼液经过液下泵进入沼液回喷总管，并根据据物料的消化进程，开启对应的阀门，进入相应的沼液回喷支管，通过喷淋装置将沼液均匀的喷洒到物料上。本工艺利用了产酸菌和产甲烷菌的最佳生长环境的差异，通过沼液的回灌，形成不同的工艺条件，以最大程度的激活两类厌氧硝化菌的活性，以加速有机固体废物的降解，提高产气速率。
文档编号C12M1/107GK101717793SQ20091023845
公开日2010年6月2日 申请日期2009年11月20日 优先权日2009年11月20日
发明者王岩, 蒋建国 申请人:清华大学